Обробка результатів дослідження
1 За графіками визначити показники якості перехідних процесів: перерегулювання σ, час регулювання tp, статичну помилку δ.
2.
Побудувати функціональні залежності
показників якості від значень коефіцієнтів
,
,
та
.
3.
Проаналізувати отримані результати і
визначити значення коефіцієнтів
,
,
,
та
,
що забезпечують перехідні процеси з
кращими показниками якості.
4. Зробити висновки про вплив параметрів налагодження на показники якості САР.
Зміст звіту
Звіт повинен містити:
1. Принципову і функціональну схеми САР.
2. Схему моделювання САР у Simulink.
3. Рівняння елементів в САР.
4. Отримані криві перехідних процесів і результати їхньої обробки (функціональні залежності показників якості від значень коефіцієнтів).
5. Висновки по роботі.
Питання для самоперевірки та захисту
1. Робота сар тиску пари.
2. Робота САР рівня води в барабані котла.
3. Що таке автоматичний регулятор?
4. Виконати класифікацію САР тиску.
5. Дати визначення і показати засоби знаходження показників якості.
6. Виконати класифікацію САР рівня.
7. Проаналізувати отримані результати дослідження.
Лабораторна робота № 4. Дослідження системи автоматичного регулювання рівня в головному конденсаторі
Мета роботи: 1) вивчення системи автоматичного регулювання рівня у головному конденсаторі; 2) дослідження впливу параметрів налагодження регулятора на показники якості САР.
1. Опис роботи системи. Принципова схема системи зображена на рис. 4.1. Мембранний датчик рівня 3 сприймає перепад тисків від змінного стовпа води в збірнику конденсату 1 і стовпа в порівнювальній посудині 2, куди для забезпечення сталості його рівня підведена від конденсатного насосу спеціальна підживлювальна трубка. При відхиленні рівня в конденсаторі важіль вимірювального органа (датчика рівня) повертає заслінку струминного гідравлічного підсилювача 7. У результаті змінюється перепад тисків на соплах реле 8, поршень сервомотора починає рухатися й переміщує шток дросельного клапана 14 та клапана рециркуляції 13, які управляють відводом конденсату зі збірника, і відновлює значення регульованої величини - рівня конденсату в головному конденсаторі 1. Поршень 12 ізодрома при цьому також переміщується, здійснюючи гнучкий зворотний зв'язок. Змінювати постійну часу сервомотора 17 можна за допомогою дросельного клапана Др.1, а постійну часу ізодрома - за допомогою клапана Др.2.
Рис.4.1 Принципова схема системи автоматичного регулювання рівня в головному конденсаторі
1 – головний конденсатор (об’єкт регулювання); 2 – порівняльна (конденсаційна) посудина;3-мембрана (чутливий елемент датчика рівня); 4-важіль; 5 – деаератор; 6- пружина, що задає; 7-струмний підсилювач; 8-реле підсилювача; 9 – теплообмінні апарати; 10 – дросель пристрою зворотного зв’язку; 11 – пристрій гнучкого (ізодромного) зворотного зв’язку; 12 - поршень пристрою зворотного зв’язку; 13 – клапан рециркуляції; 14 – дросельний клапан; 15 – конденсат ний насос; 16 – поршень сервомотора; 17 – сервомотор; 18 – пружина зворотного зв’язку
2. Математичний опис окремих елементів CAP. Рівняння всіх елементів системи, записані у відносних відхиленнях:
– рівняння вимірювального пристрою (рис. 4.1), що включає чутливий елемент (мембрана 3 датчика рівня), важільну систему 4, пружину 6, що задає й пружину 18 зворотного зв'язку :
,
де - кут повороту важеля; kз – коефіцієнт передачі пристрою, що задає; fз – зміна дії, що задає; kв – коефіцієнт передачі вимірювального пристрою; Н - зміна рівня в головному конденсаторі; z - переміщення поршня ізодрому; kзз – коефіцієнт передачі зворотного зв’язку (ізодрому);
– рівняння гідравлічного підсилювача 7:
,
де Р – перепад тисків води в прийомних соплах гідравлічного підсилювача; kп – коефіцієнт передачі підсилювача;
– рівняння виконавчого елемента (сервомотора) 17:
,
або
,
де Tс, kс – постійна часу та коефіцієнт передачі сервомотора; m - хід поршня 16 сервомотора;
- рівняння ізодрому 11 :
,
або
,
де Ti – постійна часу ізодрому; - коефіцієнт, який дорівнює відношенню об’єму, що описує поршень сервомотора при переміщенні з одного крайнього положення в інше до відповідного об’єму ізодрому; kзз=βTi – коефіцієнт передачі пристрою гнучкого зворотного зв’язку.
– рівняння регулювального органа - клапанів, за допомогою яких регулюється відвід води з конденсатора. Дросельний клапан 14 і клапан рециркуляції 13 профілюються таким чином, щоб їхня спільна характеристика була лінійною:
,
де G - витрата конденсату на деаератор; G1 й G2 - відповідно витрата конденсату через дросельний клапан 14 і клапан рециркуляції 13;
– рівняння об'єкта регулювання - збірника конденсату головного конденсатора 1:
,
або
,
де Tк, kк – постійна часу та коефіцієнт передачі конденсатора; Gт – витрата пари на головний конденсатор.
Функціональна та структурна схеми системи автоматичного регулювання рівня в головному конденсаторі приведені на рис.4.2 та 4.3 відповідно. Від’ємна дія G із входу об’єкта регулювання перенесена на вхід елемента порівняння в головному зворотному зв’язку.
Чисельні значення постійних коефіцієнтів наведено в табл.4.1.
Рис. 4.2. Функціональна схема системи автоматичного регулювання рівня в головному конденсаторі:
ЧЕ – чутливий елемент; П - підсилювач; ВМ - виконавчий механізм(сервомотор); РО - регулюючий орган (дросельний і рециркуляційний клапани); ОР –об’єкт регулювання; ВП - вимірювальний пристрій; КП - корегуючий пристрій(ізодром, вбудований в зворотній зв’язок)
Рис. 4.3. Структурна схема системи автоматичного регулювання рівня в головному конденсаторі
Рис. 4.4. Схема набору моделі САР рівня в головному конденсаторі в Simulink
Таблиця 4.1
-
Варіант
Коефіцієнти
fз
(блок Constant)
kп
(блок Gain)
kс
(блок Tr. Fcn 1)
kро
(блок Gain 1)
kк
(блоки Tr. Fcn 2, 3)
Gт
(блок Constant 1)
Ti
(блок Tr. Fcn)
kзз
(блок Tr. Fcn)
kвп
(блок Gain 2)
1
0
2
0,5; 1; 1,5
2
0,1
1
0,5; 2; 5
0,1; 1; 2
1
2
0
2
0,5; 1; 1,5
2
0,1
1,5
0,6; 2,5; 5
0,1; 1,5; 2
1
3
0
2
0,5; 1; 1,5
2
0,1
2
0,8; 3; 5
0,1; 1,5; 3
1
4
0
2
0,5; 1; 1,5
2
0,1
2,5
0,7; 1,5; 4
0,1; 0,8; 2
1
5
0
2
0,5; 1; 1,5
2
0.1
2
0,6; 1,8; 3,5
0,1; 1; 2
1